CN101487525B - 自耦无级变速器 - Google Patents

Abstract

自耦无级变速器，它涉及一种无级变速器。针对现有无级变速器传动功率受限，传动扭矩低，结构复杂，成本高，并都有复杂变速控制系统问题。差动行星排装在中间轴上，泵轮与差动内齿圈固接，涡轮与差动行星架固接，涡轮与套装在中间轴上的长空心轴固接，泵轮与差动行星排的差动内齿圈固接，长空心轴与第三单向离合器固接，第三单向离合器与变速行星排固接，短空心轴套装在长空心轴上，第一单向离合器与短空心轴和导轮固接，第二单向离合器固装在制动器内的长空心轴上，双向离合器与长空心轴和变速行星排的内齿圈固接。本发明不需要变速控制系统，结构简单、成本低、传递扭矩不受限制，适用于汽车等发动机与驱动装置的连接上。

Description

自耦无级变速器

技术领域

本发明涉及一种无级变速器，属于无级变速技术领域。

背景技术

现有汽车用无级变速器有两种形式，一种是采用V形金属带可变径金属带轮无级变速器；另一种是采用滚轮转盘式无级变速器。以上两种无级变速器都属摩擦传动，传动功率受限，传动扭矩在330N·m以下，并都设有复杂的变速控制系统，结构复杂，制造成本高，传递扭矩的能力仍需进一步提高。并且上述无级变速器起步和低速行驶时有滞涩、不圆滑的现象；在紧急停车后再起步时，偶尔会发生低速无法起动的现象。

发明内容

本发明的目的是提供一种同轴齿轮传动为主，液力传动为辅，无需变速控制系统的自耦无级变速器，以解决现有的无级变速器由于都属摩擦传动，传动功率受限，传动扭矩在330N·m以下，并都设有复杂的变速控制系统，结构复杂，制造成本高，并且上述无级变速器起步和低速行驶时有滞涩、不圆滑的现象；在紧急停车后再起步时，偶尔会发生低速无法起动的问题。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：本发明的自耦无级变速器由变扭器、中间轴、差动行星排、长空心轴、制动器、第二单向离合器、第三单向离合器、变速行星排和双向离合器组成；所述变扭器由泵轮、涡轮、导轮、第一单向离合器和短空心轴组成，所述差动行星排由差动太阳轮、差动行星轮、差动行星架和差动内齿圈组成，所述差动行星排设置在变扭器内，变扭器套装在中间轴上，所述变速行星排由前排太阳轮、后排太阳轮、前排行星架、后排行星架、前排行星轮、后排行星轮和内齿圈组成，所述差动太阳轮固装在中间轴的前端上，差动太阳轮与差动行星轮啮合，差动行星轮与差动内齿圈啮合，差动行星轮套装在差动行星架上且与其转动配合，所述泵轮与差动内齿圈固接，涡轮与差动行星架固接，涡轮的里端与长空心轴的前端固接，长空心轴套装在中间轴上，长空心轴的后端与第三单向离合器的内圈固接，第三单向离合器的外圈与内齿圈的内壁固接，所述短空心轴套装在长空心轴上，所述导轮与第一单向离合器的外圈固接，第一单向离合器的内圈与短空心轴的前端固接，短空心轴的后端与变速器壳体固接，所述制动器套装在第二单向离合器的外圈上浮动，第二单向离合器的内圈固装在长空心轴的外壁上，所述双向离合器设置在第三单向离合器和第二单向离合器之间，双向离合器的里端与长空心轴的外壁固接，双向离合器的外端与内齿圈固接，所述后排太阳轮固装在前排行星架的后端并套装在中间轴的后端上，所述前排太阳轮固装在中间轴上且设置在前排行星架与第三单向离合器之间，前排太阳轮与前排行星轮啮合，前排行星轮与内齿圈啮合，前排行星架套装在中间轴上且设置在后排行星架与前排太阳轮之间，前排行星轮和后排太阳轮分别套装在前排行星架上且与其转动配合，后排太阳轮与后排行星轮啮合，后排行星轮与内齿圈啮合，后排行星架套装在中间轴的后端上，后排行星轮套装在后排行星架上且与其转动配合，变扭器为动力输入端，后排行星架为动力输出端。

本发明具有以下有益效果：本发明不需要繁杂的变速控制系统，自动适应载荷变化，使输出扭矩和转速随之改变。最大传动比可随意设定，当传动比为1∶1时，变扭器产生自锁，变扭器不参与工作，提高了传动系统效率，具有明显的节约燃油效果。本发明的自耦无级变速器起步和低速行驶时无滞涩、不圆滑的现象；在紧急停车后再起步时，可低速平稳启动。此外，本发明还具有结构简单、体积小、成本低、节油效果好、传递扭矩不受限制，扩大了无级变速器使用范围的优点，采用双向离合器与刹车系统联动，可实现发动机制动功能；采用节汽门与制动器联动可实现强制低挡。因此，本发明适用于汽车、内燃机车、拖拉机、矿山机械、筑路机械、军事装备等需要发动机与驱动装置连接上。

附图说明

图1是本发明的传动原理图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式的自耦无级变速器由变扭器1、中间轴2、差动行星排3、长空心轴4、制动器5、第二单向离合器6、第三单向离合器7、变速行星排8和双向离合器9组成；所述变扭器1由泵轮1a、涡轮1b、导轮1c、第一单向离合器1d和短空心轴1e组成，所述差动行星排3由差动太阳轮3a、差动行星轮3b、差动行星架3c和差动内齿圈3d组成，所述差动行星排3设置在变扭器1内，变扭器1套装在中间轴2上，所述变速行星排8由前排太阳轮8a、后排太阳轮8b、前排行星架8c、后排行星架8d、前排行星轮8e、后排行星轮8f和内齿圈8g组成，所述差动太阳轮3a固装在中间轴2的前端上，差动太阳轮3a与差动行星轮3b啮合，差动行星轮3b与差动内齿圈3d啮合，差动行星轮3b套装在差动行星架3c上且与其转动配合，所述泵轮1a与差动内齿圈3d固接，涡轮1b与差动行星架3c固接，涡轮1b的里端与长空心轴4的前端固接，长空心轴4套装在中间轴2上，长空心轴4的后端与第三单向离合器7的内圈固接，第三单向离合器7的外圈与内齿圈8g的内壁固接，所述短空心轴1e套装在长空心轴4上，所述导轮1c与第一单向离合器1d的外圈固接，第一单向离合器1d的内圈与短空心轴1e的前端固接，短空心轴1e的后端与变速器壳体10固接，所述制动器5套装在第二单向离合器6的外圈上浮动，第二单向离合器6的内圈固装在长空心轴4的外壁上，所述双向离合器9设置在第三单向离合器7和第二单向离合器6之间，双向离合器9的里端与长空心轴4的外壁固接，双向离合器9的外端与内齿圈8g固接，所述后排太阳轮8b固装在前排行星架8c的后端并套装在中间轴2的后端上，所述前排太阳轮8a固装在中间轴2上且设置在前排行星架8c与第三单向离合器7之间，前排太阳轮8a与前排行星轮8e啮合，前排行星轮8e与内齿圈8g啮合，前排行星架8c套装在中间轴2上且设置在后排行星架8d与前排太阳轮8a之间，前排行星轮8e和后排太阳轮8b分别套装在前排行星架8c上且与其转动配合，后排太阳轮8b与后排行星轮8f啮合，后排行星轮8f与内齿圈8g啮合，后排行星架8d套装在中间轴2的后端上，后排行星轮8f套装在后排行星架8d上且与其转动配合，变扭器1为动力输入端，后排行星架8d为动力输出端。

具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式的中间轴2与长空心轴4之间、长空心轴4与短空心轴1e之间、前排行星架8c与中间轴2之间、后排行星架8d与中间轴2之间及变扭器1与中间轴2之间均为转动配合。如此设置，可保证变速器转动平稳、可靠。其它与具体实施方式一相同。

工作原理是：本发明的自偶无级变速器是以同轴齿轮传动为主，液力传动为辅，将动力分为两路传给后排行星架8d合成后输出，齿轮传动路线是差动内齿圈3d与发动机等速，经差动行星轮3b传给差动太阳轮3a，再经中间轴2传给前排太阳轮8a，经变速行星排8到后排行星架8d合成后输出；液力传动路线是：泵轮1a与发动机等速，泵轮1a带动涡轮1b传给长空心轴4，经第三单向离合器7传给内齿圈8g，经变速行星排8到后排行星架8d合成输出。

当发动机怠速运转时，后排行星架8d静止，液力传动势能不足，无动力输出。齿轮传动因后排行星架8d静止，导致涡轮1b反转，功率内部循环，动力无输出。

当发动机转速大于怠速转速时，制动器5工作，涡轮1b反向制动，这时，变速器以齿轮传动方式按设定的最大传动比将动力经后排行星架8d输出，此时也称强制低档。

当驱动扭矩与输入扭矩比值小于设定的最大传动比时，涡轮1b开始随泵轮1a同向转动，动力将以齿轮传动方式和液力传动方式分两路经后排行星架8d合成后输出。减速比与扭矩比成反比，此时为自耦变速过程。

当发动机输入自耦变速器功率大于汽车运行功率时，差动行星排3产生自锁，自耦无级变速器各零部件相对无运动，动力以传动比1∶1的形式输出，此时，变扭器1不参与工作，自耦无级变速器将以纯机械方式传动。

当双向离合器9分离时，内齿圈8g相对涡轮1b可超速运转，无发动机制动功能；双向离合器9接合时，内齿圈8g和涡轮1b联成一体，具有发动机制动功能。

当发动机转速、扭矩都为变量时，自耦无级变速器输出转速、扭矩根据负载变化同为变量，实现了自耦无级变速。

Claims (2)

1.一种自耦无级变速器，所述变速器由变扭器(1)、中间轴(2)、差动行星排(3)、长空心轴(4)、制动器(5)、第二单向离合器(6)、第三单向离合器(7)、变速行星排(8)和双向离合器(9)组成；其特征在于：所述变扭器(1)由泵轮(1a)、涡轮(1b)、导轮(1c)、第一单向离合器(1d)和短空心轴(1e)组成，所述差动行星排(3)由差动太阳轮(3a)、差动行星轮(3b)、差动行星架(3c)和差动内齿圈(3d)组成，所述差动行星排(3)设置在变扭器(1)内，变扭器(1)套装在中间轴(2)上，所述变速行星排(8)由前排太阳轮(8a)、后排太阳轮(8b)、前排行星架(8c)、后排行星架(8d)、前排行星轮(8e)、后排行星轮(8f)和内齿圈(8g)组成，所述差动太阳轮(3a)固装在中间轴(2)的前端上，差动太阳轮(3a)与差动行星轮(3b)啮合，差动行星轮(3b)与差动内齿圈(3d)啮合，差动行星轮(3b)套装在差动行星架(3c)上且与其转动配合，所述泵轮(1a)与差动内齿圈(3d)固接，涡轮(1b)与差动行星架(3c)固接，涡轮(1b)的里端与长空心轴(4)的前端固接，长空心轴(4)套装在中间轴(2)上，长空心轴(4)的后端与第三单向离合器(7)的内圈固接，第三单向离合器(7)的外圈与内齿圈(8g)的内壁固接，所述短空心轴(1e)套装在长空心轴(4)上，所述导轮(1c)与第一单向离合器(1d)的外圈固接，第一单向离合器(1d)的内圈与短空心轴(1e)的前端固接，短空心轴(1e)的后端与变速器壳体(10)固接，所述制动器(5)套装在第二单向离合器(6)的外圈上浮动，第二单向离合器(6)的内圈固装在长空心轴(4)的外壁上，所述双向离合器(9)设置在第三单向离合器(7)和第二单向离合器(6)之间，双向离合器(9)的里端与长空心轴(4)的外壁固接，双向离合器(9)的外端与内齿圈(8g)固接，所述后排太阳轮(8b)固装在前排行星架(8c)的后端并套装在中间轴(2)的后端上，所述前排太阳轮(8a)固装在中间轴(2)上且设置在前排行星架(8c)与第三单向离合器(7)之间，前排太阳轮(8a)与前排行星轮(8e)啮合，前排行星轮(8e)与内齿圈(8g)啮合，前排行星架(8c)套装在中间轴(2)上且设置在后排行星架(8d)与前排太阳轮(8a)之间，前排行星轮(8e)和后排太阳轮(8b)分别套装在前排行星架(8c)上且与其转动配合，后排太阳轮(8b)与后排行星轮(8f)啮合，后排行星轮(8f)与内齿圈(8g)啮合，后排行星架(8d)套装在中间轴(2)的后端上，后排行星轮(8f)套装在后排行星架(8d)上且与其转动配合，变扭器(1)为动力输入端，后排行星架(8d)为动力输出端。

2.根据权利要求1所述的自耦无级变速器，其特征在于：所述中间轴(2)与长空心轴(4)之间、长空心轴(4)与短空心轴(1e)之间、前排行星架(8c)与中间轴(2)之间、后排行星架(8d)与中间轴(2)之间及变扭器(1)与中间轴(2)之间均为转动配合。

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